4.4.2 黄酒发酵过程中风味化合物代谢途径分析
研究中发现223类与黄酒风味代谢途径相关的酶，包括淀粉和纤维素降解，氨基酸、醇类、酸类、酯类和酚类等物质形成的相关催化酶，通过对催化酶的编码基因进行物种注释，建立了微生物代谢和风味形成的网络关系。在测序数据中注释到139类催化酶和69个相关属；对于作用同一催化反应的酶，多注释到具有广泛底物特异性的酶类，较少注释到底物专一的酶类。从风味形成的代谢通路分析发现，淀粉与纤维素的降解及有机酸、乙醇、2，3-丁二醇的形成与碳水化合物代谢相关，杂醇的形成与碳水化合物代谢和氨基酸代谢相关，脂肪酸与脂质代谢和氨基酸代谢相关，阿魏酸、4-香豆酸等酚酸物质与氨基酸代谢和次级代谢产物的合成相关，4-乙基苯酚、4-乙烯基愈创木酚和4-乙基愈创木酚等挥发性酚与次级代谢产物的合成相关，但分析发现多酚类物质中阿魏酸、原儿茶酸和香兰素可能主要是由原料带入，而并非黄酒发酵中的微生物合成。对参与风味形成的功能微生物分析发现，酵母属、曲霉属、糖多孢菌属、葡萄球菌属、乳杆菌属和乳球菌属6个属是与机械化工艺黄酒中风味物质形成最紧密的物种，其中曲霉属注释到的功能酶丰度虽较低，但注释到的功能酶种类最多（90类）；黄酒中研究较少的糖多孢菌属可能与葡萄糖利用、氮利用、氨基酸合成、脂肪酸合成和甘油三酯水解有重要联系，而与乙醇、杂醇和酚类形成的关系较小；黄酒中兼具健康功能和呈味的γ-氨基丁酸的形成可能与乳杆菌属、乳球菌属、曲霉属、酵母属、多孢放线菌和糖多孢菌属有关。
基于KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，京都基因与基因组百科全书）功能数据库，对黄酒发酵过程中淀粉、纤维素等原料的降解及醇、酸、酯等风味物质的合成途径中参与的关键微生物和酶的分布进行了详细的分析，这对进一步了解黄酒发酵过程中，微生物在主体风味物质的形成中的作用提供了重要的参考。酒醪发酵中风味物质代谢的功能微生物和关键酶的分布简述如下。
4.4.2.1 淀粉和纤维素降解
黄酒原料糯米和麦曲含有丰富的淀粉及纤维素，经酶水解生成的葡萄糖是黄酒中微生物生长代谢的重要能量来源。同时，纤维素酶破坏植物纤维素有助于更多淀粉的释放，在黄酒酿造工业中可以添加纤维素酶协同糖化和蛋白质分解，从而提高黄酒的出酒率。
与淀粉和纤维素降解相关的催化酶分别有16类和5类，在黄酒样品中注释到9类与淀粉降解相关酶，共注释细菌9个属和真菌4个属；注释到3类与纤维素降解相关酶，共注释细菌11个属和真菌2个属。据报道曲霉属在淀粉和纤维素降解中发挥着重要作用，测序结果也显示曲霉属是注释到相关酶类最多的属。
淀粉降解中，α-淀粉酶（alpha-amylase，EC 3.2.1.1）、β-淀粉酶（beta-amylase，EC 3.2.1.2）和葡聚糖-1，4-α-麦芽水解酶（glucan 1，4-alpha-maltohydrolase，EC 3.2.1.133）催化淀粉水解为糊精和麦芽糖。黄酒样品中仅注释到EC 3.2.1.1，注释到EC 3.2.1.1编码基因的微生物有多孢放线菌、Kutzneria、假诺卡氏菌属、糖多孢菌属、乳球菌属、曲霉菌。据报道，细菌、霉菌中也存在EC 3.2.1.2，测序结果显示黄酒发酵中微生物可能不具有编码此酶的能力。淀粉-α-1，6-葡萄糖苷酶（amylo-alpha-1，6-glucosidase，EC 3.2.1.33）和葡糖淀粉酶（glucoamylase，EC 3.2.1.3）可分别水解淀粉的α-1，6-糖苷键和α-1，4-糖苷键生成葡萄糖。其中EC 3.2.1.3仅在曲霉属中注释到，而黄酒原料糯米具有较高的支链淀粉含量，因此曲霉属在原料糖化中具有不可缺少的作用。黄酒样品中未注释到水解淀粉为麦芽糊精途径的催化酶。结果分析发现多孢放线菌、糖多孢菌属、乳球菌属、曲霉属注释到多类催化酶，可水解淀粉、麦芽糖和糊精3类糖。
与纤维素降解相关的5类酶中注释到3类：葡萄糖外切酶（cellulose 1，4-beta-cellobiosidase，EC 3.2.1.91）、葡萄糖内切酶（cellulase，EC 3.2.1.4）、β-葡萄糖苷酶（beta-glucosidase，EC 3.2.1.21）；曲霉属注释到上述3类催化酶，而其余12个属仅注释到EC 3.2.1.21。在纤维素→纤维糊精→纤维二糖→葡萄糖的水解过程中，EC 3.2.1.4催化纤维素→纤维糊精→纤维二糖的水解反应；EC 3.2.1.91催化纤维素和纤维糊精水解释放纤维二糖；EC 3.2.1.21催化纤维糊精或纤维二糖的水解，从非还原末端释放葡萄糖。EC 3.2.1.4和EC 3.2.1.91都仅注释到曲霉属1个属，说明曲霉属在黄酒酿造中对纤维素降解有不可取代的重要作用。
4.4.2.2 葡萄糖和氮利用
碳源和氮源是微生物正常生命活动必需的营养要素。与葡萄糖和氮利用相关的酶分别整理了5类和7类，在黄酒样品中注释到4类葡萄糖利用相关酶和4类氮利用相关的酶，共注释细菌7个属和真菌4个属。
黄酒发酵中，葡萄糖主要来自淀粉降解，是酵母生长代谢的重要碳源。糖酵解途径中，醛糖-1-表异构酶（aldose-1-epimerase，EC 5.1.3.3）是催化己糖的α-和β-端基异构体相互转化的关键酶，在样品中注释到7个属；己糖激酶（hexokinase，EC 2.7.1.1）、多磷酸盐葡糖激酶（polyphosphate glucokinase，EC 2.7.1.63）、葡糖激酶（glucokinase，EC 2.7.1.2）、ADP-specific葡糖激酶（ADP-specific glucokinase，EC 2.7.1.147）是4类与葡萄糖消耗相关的酶，可催化葡萄糖磷酸化，其中EC 2.7.1.1也可以催化非葡萄糖的己糖底物。曲霉属、酵母属、笄霉属3种真菌仅注释到EC 2.7.1.1，说明这3种真菌可利用葡萄糖以外的己糖；而糖多孢菌属、葡萄球菌属、乳杆菌属、乳球菌属4种细菌注释到具有底物特异性的EC 2.7.1.2，其中糖多孢菌属也注释到EC 2.7.1.63，是唯一注释到两种催化葡萄糖磷酸化酶的微生物。
在氮代谢途径注释结果中，与硝酸盐转运相关的酶注释到NRt（K02575），与硝酸盐还原相关的酶注释到3类：硝酸还原酶A（nitrate reductase A，EC 1.7.5.1）、硝酸还原酶［NAD（P）H］{nitrate reductase［NAD（P）H］，K10534}、同化硝酸还原酶催化亚基（assimilatory nitrate reductase catalytic subunit，EC 1.7.99.4）。真菌中，仅曲霉属注释到与氮利用相关的酶类。
4.4.2.3 乳酸、乙酸和乙醇的生成
乳酸、乙酸、乙醇的含量与黄酒质量密切相关，它们的形成均以丙酮酸为前体。
乳酸是黄酒中主要的非挥发性有机酸，测序结果中注释到与乳酸代谢相关的酶共7类，共注释细菌12个属和真菌2个属。丙酮酸还原反应是乳酸的主要生成途径，测序结果中注释到2类还原酶：L-乳酸脱氢酶（L-lactate dehydrogenase，EC 1.1.1.27）和D-乳酸脱氢酶（D-lactate dehydrogenase，EC 1.1.1.28）。而还原酶苹果酸乳酸脱氢酶（lactate-malate transhydrogenase，EC 1.1.99.7）未在测序结果中注释到。EC 1.1.1.27注释到葡萄球菌属、乳杆菌属、明串珠菌属和乳球菌属4类细菌，EC 1.1.1.28注释到葡萄球菌属、乳杆菌属、明串珠菌属、链球菌属和曲霉属5个属。另一条以丙酮醛为前体的乳酸生成途径中，测序结果注释到形成L-乳酸的完整途径，未注释到形成D-乳酸的完整途径。在丙酮醛→L-乳醛→L-乳酸的两步反应中，第一步反应催化酶NADPH-dependent甲基乙二醛还原酶（NADPH-dependent methylglyoxal reductase，EC 1.1.1.283）在杂醇代谢中也有催化作用，此酶仅注释到酵母属；第二步反应催化酶乳醛脱氢酶（lactaldehyde dehydrogenase，EC 1.2.1.22）注释到节细菌属、葡萄球菌属和葡糖杆菌属3类细菌，没有微生物同时注释到EC 1.1.1.283和EC 1.2.1.22，此条途径可能由多种微生物共同作用。乳酸消耗中，乳酸脱氢酶EC 1.1.2.3、EC 1.1.2.4与EC 1.1.1.27、EC 1.1.1.28催化反应方向相反，可以消耗乳酸生成丙酮酸。曲霉属和酵母属注释到L-乳酸脱氢酶［L-lactate dehydrogenase（cytochrome），EC 1.1.2.3］和D-乳酸脱氢酶［D-lactate dehydrogenase（cytochrome），EC 1.1.2.4］，糖多孢菌属、诺卡氏菌属、小四孢菌属3个属仅注释到EC 1.1.2.3。催化L型和D型相互转化的乳酸消旋酶（lactate racemase，EC 5.1.2.1）未注释到。乳酸代谢中，注释结果显示乳酸菌在黄酒的乳酸积累中起主要作用，葡萄球菌属对乳酸的形成也可能有一定贡献，而曲霉属和酵母属可能主要与乳酸消耗相关。据报道优质黄酒与酸败黄酒的细菌群落相比，优质黄酒的发酵过程中糖多孢菌属丰度较高，乳杆菌属丰度较低，注释结果显示糖多孢菌属也有消耗乳酸的能力，推测酸败黄酒中乳酸积累可能不仅与高丰度的乳杆菌属产酸有关，与低丰度糖多孢菌属的乳酸消耗量减少也有一定联系。
乙酸是黄酒中主要挥发性有机酸，测序结果注释到多条乙酸形成途径，相关的催化酶共14类，共注释细菌12个属和真菌6个属，不同属的微生物形成乙酸的途径有所不同。在丙酮酸脱氢酶［pyruvate dehydrogenase（quinone），EC 1.2.5.1］催化丙酮酸形成乙酸途径中，EC 1.2.5.1注释到多孢放线菌、糖多孢菌属和链霉菌属3类细菌。在乙酰辅酶A（acetyl-CoA）转化为乙酸的途径中，乙酰辅酶A水解酶（acetyl-CoA hydrolase，EC 3.1.2.1）、succinyl-CoA：acetate CoA-transferase（EC 2.8.3.18）、丙酸辅酶A转移酶（propionate CoA-transferase，EC 2.8.3.1）、醋酸盐辅酶A连接酶（acetate-CoA ligase）和ADP形成酶（ADP-forming，EC 6.2.1.13）均可参与此反应，测序结果中注释到EC 3.1.2.1和EC 2.8.3.18，EC 3.1.2.1注释到交链孢菌属、曲霉属、酵母属和笄霉属，EC 2.8.3.18注释到糖多孢菌属。在丙酮酸→乙酸途径中，注释结果显示葡萄球菌属、乳杆菌属、乳球菌属3个菌属注释到此完整途径，而曲霉属与糖多孢菌属只注释到acetyl-P生成乙酸的催化酶。在acetyl-CoA→乙醛→乙酸途径中，乙醛脱氢酶［acetaldehyde dehydrogenase（acetylating），EC1.2.1.10］注释到糖多孢菌属、乳杆菌属、明串珠菌属3类细菌；乙醛脱氢酶（aldehyde dehydrogenase，EC 1.2.5.2，EC 1.2.1.3，EC 1.2.1.-，EC 1.2.1.5）和羧酸还原酶（carboxylate reductase，EC 1.2.99.6）催化乙醛和乙酸相互转化，测序结果注释到EC 1.2.1.3和EC 1.2.1.-、EC 1.2.1.5，共注释到11个属，糖多孢菌属注释此两步反应催化酶。
乙醇是黄酒的主体成分，乙醇形成主要途径为丙酮酸转化为乙醛，乙醛还原生成乙醇。测序结果中注释到与乙醇形成相关的酶共4类，共注释细菌13个属和真菌6个属，其中曲霉属和酵母属注释到生成乙醇的完整酶系。丙酮酸脱羧酶（pyruvate decarboxylase，EC 4.1.1.1）在丙酮酸转化为乙醛和催化芳香族氨基酸前体转化为α-羟基酮方面发挥重要作用，EC 4.1.1.1注释到匍柄霉属、曲霉属、酵母属、笄霉属4类真菌。乙醛还原反应中，测序结果注释到3类醇脱氢酶（alcohol dehydrogenase）：EC 1.1.1.1、EC 1.1.1.2和EC 1.1.2.8。EC 1.1.1.1和EC 1.1.1.2参与多类醛的还原，EC 1.1.1.1还与酯的合成有关，注释结果显示有15个属的细菌和真菌注释到EC 1.1.1.1，而EC 1.1.1.2注释到2类真菌（曲霉属和酵母属），EC 1.1.2.8注释到3类细菌。根据注释结果发现酵母属是产乙醇的主要微生物，曲霉属可能在黄酒发酵中对乙醇的生成也有贡献，据报道米曲霉的自溶体含有乙醇。
4.4.2.4 氨基酸的合成
黄酒中的氨基酸主要来源于原料米、麦曲和发酵微生物的代谢。氨基酸不仅是黄酒中的呈味物质、营养物质，还是杂醇的前体。本小节主要关注与黄酒中杂醇代谢相关的氨基酸，包括兼具健康与呈味功能的γ-氨基丁酸。
（1）天冬氨酸、苏氨酸和蛋氨酸的合成
天冬氨酸家族是以天冬氨酸为前体合成的氨基酸，包括高丝氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸。从黄酒风味角度上看，天冬氨酸呈鲜味，苏氨酸和蛋氨酸呈甜味，赖氨酸呈苦味，其中苏氨酸和蛋氨酸分别为黄酒中杂醇丙醇和3-甲硫基丙醇的前体物质。
天冬氨酸是由草酰乙酸（TCA循环的中间代谢物）与谷氨酸在天冬氨酸转氨酶（aspartate transaminase，EC 2.6.1.1）催化下转氨基形成。EC 2.6.1.1参与多种氨基酸转氨基，在测序结果中注释到细菌2个属和真菌4个属，包括糖多孢菌属、葡糖杆菌属、曲霉属、酵母属、壳多孢菌属、笄霉属。
L-苏氨酸以L-天冬氨酸为前体合成，包含5步酶催化反应：①天冬氨酸激酶（aspartate kinase，EC 2.7.2.4）催化L-天冬氨酸γ-羧基磷酸化生成磷酰天冬氨酸；②天冬氨酸半醛脱氢酶（aspartate-semialdehyde dehydrogenase，EC 1.2.1.11）催化磷酰天冬氨酸还原生成天冬氨酸半醛；③高丝氨酸脱氢酶（homoserine dehydrogenase，EC 1.1.1.3）催化天冬氨酸半醛脱羧生成L-高丝氨酸；④高丝氨酸激酶（homoserine kinase，EC 2.7.1.39）催化L-高丝氨酸磷酸化，生成磷酰高丝氨酸；⑤苏氨酸合成酶（threonine synthase，EC 4.2.3.1）催化磷酰高丝氨酸脱磷酸基团，生成L-苏氨酸。糖多孢菌属、葡萄球菌属、乳杆菌属、乳球菌属、曲霉属、酵母属6个属注释到苏氨酸的完整合成途径。L-苏氨酸存在多条利用途径，如脱氨生成酮酸（杂醇前体）和由L-苏氨酸醛缩酶（L-threonine aldolase，EC 4.1.2.48，EC 4.1.2.5）催化降解生成甘氨酸和乙醛。EC 4.1.2.48具有较低的特异性，可以作用于L-苏氨酸和L-别苏氨酸；而EC 4.1.2.5能特异性作用于L-苏氨酸，测序结果中注释到EC 4.1.2.48。
蛋氨酸的生物合成是一个耗能过程，多种细菌和酵母都可合成L-蛋氨酸，但微生物仅能生产满足自身需要的蛋氨酸，高产的野生菌株并不多。蛋氨酸可在食品工业生产中作为增鲜剂，据报道黑孢块菌深层发酵食品黑松露所具有的特色香气与蛋氨酸代谢密切相关。
蛋氨酸的微生物合成途径分为以无机硫酸盐为硫源的从头合成和以天冬氨酸为前体的直接合成。微生物从头合成L-蛋氨酸的途径复杂，且存在多种反馈抑制作用，此小节主要关注了以天冬氨酸为前体直接合成蛋氨酸的途径。
蛋氨酸以天冬氨酸为前体的合成途径是苏氨酸合成途径的分支之一，以L-高丝氨酸为分支点。L-高丝氨酸形成L-高半胱氨酸有多条催化途径，以L-高丝氨酸为起点，催化还原型硫与活化的高丝氨酸整合是合成蛋氨酸的重要步骤。2类酶分别催化两类不同的反应：一种是高丝氨酸转乙酰基酶（homoserine O-acetyltransferase，EC 2.3.1.31）催化L-高丝氨酸与acetyl-CoA形成O-acetyl-L-homoserine；另一种是L-高丝氨酸经homoserine O-succinyltransferase（EC 2.3.1.46）催化形成O-succinyl-L-homoserine。EC 2.3.1.31注释到糖单孢菌属、糖多孢菌属、葡萄球菌属、假诺卡氏菌属、曲霉属、酵母属6个属，而EC 2.3.1.46注释到乳杆菌属和乳球菌属2个属，且没有微生物同时注释到2类反应。在O-acetyl-L-homoserine和O-succinyl-L-homoserine经不同的催化反应形成L-高半胱氨酸的途径上，合胱硫醚-γ-合酶（cystathionine gamma-synthase，EC 2.5.1.48）在不同途径上均可起催化作用，注释到细菌5个属和真菌2个属（Stackebrandtia、糖多孢菌属、葡萄球菌属、乳杆菌属、乳球菌属、曲霉属和酵母属），主要为黄酒发酵中的优势微生物；此外，假诺卡氏菌属注释到催化O-acetyl-L-homoserine形成L-高半胱氨酸的O-acetyl-omoserine aminocarboxypropyltransferase（EC 2.5.1.49）。蛋氨酸合成最后一步反应为L-高半胱氨酸从不同来源获得甲基形成蛋氨酸，此反应催化酶包括甜菜碱高半胱氨酸甲基转移酶（betaine-homocysteine S-methyltransferase，EC 2.1.1.5）、高半胱氨酸甲基转移酶（homocysteine S-methyltransferase，EC 2.1.1.10）、蛋氨酸合成酶（methionine synthase，EC 2.1.1.13）和甲基转移酶（S-methyltransferase，EC 2.1.1.14）；测序结果中注释到EC 2.1.1.10、EC 2.1.1.13和EC 2.1.1.14。根据注释结果发现6个属可参与以天冬氨酸为前体合成蛋氨酸的完整途径，其中糖多孢菌属、葡萄球菌属、曲霉属和酵母属4个属注释到EC 2.3.1.31参与的分支途径，乳杆菌属和乳球菌属注释到EC 2.3.1.46参与的分支途径。
（2）缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸的合成
缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸属于丙酮酸族氨基酸，以糖酵解途径形成的丙酮酸为前体，经链增长生成不同氨基酸的α-酮酸中间体，最终转氨基形成对应氨基酸。此途径注释到9类酶，注释到细菌15个属和真菌3个属。
缬氨酸和异亮氨酸前体酮酸的合成途径具有相同的催化酶。以丙酮酸为起点，乙酰乳酸合成酶（alpha-acetolactate synthetase，EC 2.2.1.6）催化形成2-乙酰乳酸和2-乙酰-2-羟基丁酸［（S）-2-aceto-2-hydroxybutanoate，AHB］为第一步，而后乙酰乳酸还原异构酶（ketol-acid reductoisomerase，EC 1.1.1.86）和2-乙酰乳酸变位酶（2-acetolactate mutase，EC 5.4.99.3）催化2-乙酰乳酸或2-乙酰-2-羟基丁酸发生烷基迁移和还原形成对应酮酸，糖多孢菌属、葡萄球菌属、乳杆菌属、曲霉属和酵母属5个属注释到此完整途径。此途径中，还原酶EC 1.1.1.86是一种双功能酶，可催化烷基迁移和还原这两步反应，而EC 5.4.99.3只参与烷基迁移反应，测序结果中注释到双功能酶EC 1.1.1.86。α-酮基丁酸是2-乙酰-2-羟基丁酸的前体物质之一。α-酮基丁酸以丙酮酸为前体经柠苹酸合成酶［（R）-citramalate synthase，EC 2.3.1.182］、柠康酸水合酶（citraconate hydratase，EC 4.2.1.35）、α-异丙基苹果酸脱氢酶（IPMD，EC 1.1.1.85）催化的链增长途径未完整注释；而α-苏氨酸脱氨生成α-酮基丁酸的反应中，苏氨酸脱氨酶（L-serine dehydratase，EC 4.3.1.19）注释到细菌7个属和真菌3个属。根据注释结果推测α-酮基丁酸可能来自苏氨酸脱氨途径。
亮氨酸和缬氨酸合成的分支点为α-酮基异戊酸。α-酮基异戊酸与乙酰CoA经过缩合、异构、脱氢、脱羧，碳链增长形成α-酮基异己酸（亮氨酸对应酮酸）。根据注释信息发现糖多孢菌属、葡萄球菌属2个属参与此碳链增长完整途径，而乳杆菌属、乳球菌属、葡糖杆菌属、曲霉属、酵母属只参与部分反应。
缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸合成的最后一步是酶催化下α-酮酸获得氨基。此步反应催化酶注释到支链氨基酸转氨酶（branched-chain amino acid aminotransferase，EC 2.6.1.42）和缬氨酸-丙酮酸转氨酶（valine-pyruvatetransaminase，EC 2.6.1.66），未注释到亮氨酸转氨酶（leucine transaminase，EC 2.6.1.6）和亮氨酸脱氢酶（L-leucine dehydrogenase，EC 1.4.1.9）。EC 1.4.1.9催化支链氨基酸与对应酮酸之间的可逆反应，EC 2.6.1.6可专一催化亮氨酸和谷氨酸间的转氨反应。EC 2.6.1.66可催化缬氨酸与精氨酸之间的转氨反应，仅注释到乳球菌属；具有广泛的底物特异性的EC 2.6.1.42注释到糖多孢菌属、葡萄球菌属、乳杆菌属、乳球菌属、曲霉属、酵母属和笄霉属7个属。
综上，根据注释信息分析发现糖多孢菌属和葡萄球菌属参与缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸的完整合成途径。
（3）苯丙氨酸和酪氨酸的合成
芳香族氨基酸包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸，均可降解为杂醇，但是未见黄酒中酪醇和色醇的报道，而酪氨酸另一降解产物苯酚属于黄酒风味物质。3种芳香族氨基酸的合成途径有7步共同的反应，即莽草酸途径，然后以分支酸为分支点，进入色氨酸合成途径和苯丙氨酸/酪氨酸合成途径，本节主要关注分支酸合成苯丙氨酸/酪氨酸的代谢途径。
分支酸变位酶（chorismate mutase，EC 5.4.99.5）催化分支酸形成预苯酸，以预苯酸为分支点，进入苯丙氨酸和酪氨酸的arogenate途径或酮酸途径。在预苯酸→L-arogenate→苯丙氨酸/酪氨酸的途径上，预苯酸首先在芳香族氨基酸转氨酶（aromatic-amino-acid transaminase，EC 2.6.1.57）、天冬氨酸-预苯酸转氨酶（aspartate-prephenate aminotransferase，EC 2.6.1.78）或谷氨酸-预苯酸转氨酶（glutamate-prephenate aminotransferase，EC 2.6.1.79）催化下转氨基到L-arogenate，然后在阿罗酸脱氢酶（arogenate dehydratase，EC 4.2.1.91）或预苯酸脱水酶（prephenate dehydratase，EC 4.2.1.51）催化下脱水、脱羧形成苯丙氨酸，或在阿罗酸脱氢酶（arogenate dehydrogenase，EC 1.3.1.43，EC 1.3.1.78，EC 1.3.1.79）催化下脱氢和脱羧成酪氨酸。测序结果显示转氨反应注释到具有广泛底物特异性的EC 2.6.1.57，曲霉属和酵母属注释到苯丙氨酸的完整arogenate途径，酪氨酸的arogenate途径未注释到阿罗酸脱氢酶。在预苯酸→α-酮酸→苯丙氨酸/酪氨酸的酮酸途径上，根据注释结果发现糖多孢菌属、葡萄球菌属、乳球菌属、曲霉属和酵母属5个属参与苯丙氨酸/酪氨酸的完整酮酸途径，乳杆菌属参与酪氨酸的完整酮酸途径。笄霉属注释到苯丙氨酸羟化酶（phenylalanine hydroxylasev，EC 1.14.16.1），说明黄酒中笄霉属可以转化苯丙氨酸为酪氨酸。
（4）γ-氨基丁酸和谷氨酸的合成
γ-氨基丁酸（GABA）是一种功能性氨基酸，感官上呈酸苦味道。谷氨酸脱羧酶（glutamate decarboxylase，GAD，EC 4.1.1.15）是L-谷氨酸脱羧合成GABA的唯一关键限速酶。EC 4.1.1.15在测序结果注释到4个细菌属和2个真菌属，其中乳杆菌属、乳球菌属、曲霉属和酵母属有高产菌株的报道，目前未见对多孢放线菌和糖多孢菌属产GABA的研究报道。
GABA腐胺生物合成途径发现较晚且代谢途径复杂，报道较少。腐胺途径中腐胺转氨形成γ-氨基丁醛，再经还原得到GABA。催化腐胺降解γ-氨基丁醛的酶注释到putrescine aminotransferase（EC 2.6.1.82）和（S）-ureidoglycine-glyoxylate aminotransferase（EC 2.6.1.-）。EC 2.6.1.82注释到Alloactinosynnema，EC 2.6.1.-注释到葡萄球菌属、乳杆菌属、明串珠菌属、乳球菌属、葡糖杆菌属等8类细菌，推测这9个属的细菌有降解腐胺的潜在可能。据报道有研究者在发酵香肠中发现可降解生物胺的葡萄球菌菌株。2017年新创立的分类，EC 2.6.1.113（putrescine-pyruvate transaminase）取代了EC 2.6.1.-在KEGG数据库中map00330的位置，目前EC 2.6.1.113仅在Pseudomonas aeruginosa中有报道。生物胺亚精胺也是γ-氨基丁醛前体之一，可在polyamine oxidase（EC 1.5.3.14）催化下降解，EC 1.5.3.14注释到黄酒发酵优势微生物曲霉属。作用于γ-氨基丁醛还原反应的催化酶有3类：乙醛脱氢酶（aldehyde dehydrogenase，EC 1.2.1.3，EC 1.2.1.-）和氨基丁醛脱氢酶（aminobutyraldehyde dehydrogenase，EC 1.2.1.19），黄酒中注释到EC 1.2.1.3和EC 1.2.1.-，未能注释到特异性较高的EC 1.2.1.19。根据注释信息发现葡糖杆菌属、葡萄球菌属、链霉菌属参与腐胺合成GABA的完整途径，曲霉属参与亚精胺合成GABA的完整途径。由于发酵液具有丰富的氨基酸和酿造工艺的特殊性，黄酒生物胺含量较其他发酵酒（啤酒、葡萄酒）偏高，黄酒发酵微生物可代谢生物胺形成GABA对黄酒生产有重要意义，提供了黄酒降低生物胺和提升GABA含量的新方向。
GABA在GABA转氨酶和琥珀酸半醛脱氢酶催化下降解为琥珀酸。测序结果显示黄酒中多种优势微生物注释到GABA降解途径，如糖多孢菌属、葡萄球菌属、乳杆菌属、曲霉属和酵母属等。
鲜味氨基酸L-谷氨酸（L-glutamate）是GABA的关键前体物质。谷氨酸合成途径，谷氨酸脱氢酶（glutamate dehydrogenase，EC 1.4.1.3，EC 1.4.1.3，EC 1.4.1.4）催化α-酮戊二酸与游离氨生成谷氨酸，或谷氨酸合酶（glutamate synthase，EC 1.4.1.13，EC 1.4.1.14）催化下α-酮戊二酸接受谷氨酰胺的酰氨基生成两分子谷氨酸。黄酒中参与谷氨酸合成的微生物较多。注释结果中3类谷氨酸脱氢酶共注释到细菌7个属和真菌3个属，其中糖多孢菌属注释到3类催化酶；2类谷氨酸合酶均注释到细菌7个属和真菌2个属。
4.4.2.5 脂肪酸的生成
黄酒中的酸类物质包括有机酸和游离脂肪酸，乳酸、乙酸、琥珀酸、丁酸、辛酸、癸酸和肉豆蔻酸是此批黄酒中含量较高的芳香酯的前体。黄酒中的主要有机酸乳酸、乙酸在上文已经介绍过，琥珀酸是三羧酸（TCA）循环的中间产物。此小节主要注释丁酸、辛酸、癸酸和肉豆蔻酸的相关代谢酶。有研究报道黄酒中的脂肪酸主要来自酵母发酵，少部分是由原料酶解生成的，原料糯米脂肪含量与黄酒中单一脂肪酸没有明显相关性。
脂肪酸的合成是以乙酰CoA为前体，经脂肪酸复合酶复合体催化的酶促反应。合成途径分为从头合成和在现有的脂肪酸的基础上经碳链延长形成，合成需要的二碳单位乙酰CoA主要由糖的分解代谢形成。脂肪酸复合酶是由多个酶及酰基载体蛋白构成，催化碳链延长反应。一轮的碳链延长包括启动、装载、缩合、还原、脱水、再还原6步酶促反应，最后经水解酶dodecanoyl-（acyl-carrier-protein）hydrolase（EC 3.1.2.21）和acyl-（acyl-carrier-protein）hydrolase（EC 3.1.2.14）将脂肪酸从酰基载体蛋白释放。
辛酸、癸酸和肉豆蔻酸的合成：乙酰CoA羧化酶（acetyl-CoA carboxylase，EC 6.4.1.2）催化乙酰CoA形成丙二酸单酰CoA（malonyl-CoA），注释到细菌10个属和真菌2个属。FASN、fas、FAS1是催化“启动反应”的乙酰转移酶（脂酰转移酶）的编码基因。fatty acid synthase（EC 2.3.1.-，fas）包括EC 2.3.1.85（FASN）和EC 2.3.1.86（FAS1，FAS2），为多功能酶，参与碳链延长反应中的多步反应。EC 2.3.1.-注释到黄酒中多种优势微生物。FASN（fatty acid synthase，animal type，EC 2.3.1.85）存在于动物体中，FAS1和FAS2编码存在于真菌的多功能蛋白酶fatty-acyl-CoA synthase（EC 2.3.1.86）的不同亚基，可催化不同的反应。据报道酵母中具有FAS1和FAS2。黄酒测序结果中，FAS1注释到曲霉属，FAS2注释到酵母属和曲霉属。根据注释信息，发现糖多孢菌属、乳杆菌属、乳球菌属、小单孢菌属、葡萄球菌属、曲霉属、酵母属参与脂肪酸的合成碳链延长完整途径。在脂肪酸从酰基载体蛋白释放过程中，将辛酸、癸酸、月桂酸从酰基载体蛋白释放的水解酶EC3.1.2.21注释到糖多孢菌属、乳杆菌属和乳球菌属，而肉豆蔻酸的合成途径所需的水解酶acyl-（acyl-carrier-protein）hydrolase（EC 3.1.2.14）未注释到。
丁酸的合成分为中心途径和最后一步，分别为乙酰CoA形成丁酰CoA（butanoyl-CoA）的代谢阶段和丁酰CoA形成丁酸的代谢阶段。测序结果注释到参与中心途径的部分反应的微生物，未能预测到能合成丁酸的功能微生物。在乙酰CoA形成丁烯酰CoA（crotonoyl-CoA）的过程中，糖多孢菌属和曲霉属注释到3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase（EC 1.1.1.35）、enoyl-CoA hydratase（EC 4.2.1.17）、acetyl-CoA C-acetyltransferase（EC 2.3.1.9）3类酶。
原料也是黄酒中脂肪酸来源之一。黄酒中脂肪酸可由大米中主要脂类甘油三酯经脂肪酶（triacylglycerol lipase，EC 3.1.1.3）水解而来。测序结果中EC 3.1.1.3注释到糖多孢菌属、葡萄球菌属、曲霉属和酵母属。据注释信息发现黄酒发酵中酵母属对脂肪酸的贡献可能主要是对原料中甘油三酯的水解，而非脂肪酸的从头合成，与文献报道有所不同。
4.4.2.6 酯类物质的生成
乙基酯类和乙酸酯类是黄酒中重要酯类化合物，多呈现水果香和花香，是在黄酒发酵和陈化过程中由酸和醇酯化反应生成。发酵过程中酯类物质生物合成主要有3类催化酶：脂肪酶，醇酰基转移酶，醇脱氢酶。
脂肪酶和醇酰基转移酶主要催化乙酸酯的合成。酯酶途径中，脂肪酶（triacylglycerol lipase，EC 3.1.1.3）和脂肪酶（carboxylesterase，EC 3.1.1.1）催化乙酸和醇类可逆缩合反应；醇乙酰基转移酶途径中，醇酰基转移酶（alcohol O-acetyltransferase，EC 2.3.1.84）催化乙酰CoA和醇类物质反应。醇脱氢酶（alcohol dehydrogenase，EC 1.1.1.1）与多类风味物质生成相关，可催化半缩醛氧化生成酯类，且底物适用性较广。EC 3.1.1.3和EC 1.1.1.1分别在脂肪酸和醇类物质生成途径中起催化作用。EC 2.3.1.84在测序结果中仅注释到酵母属，说明酵母对黄酒的酯类物质形成有重要作用。EC 3.1.1.1注释到了黄酒中优势物种糖多孢菌属、葡萄球菌属、乳杆菌属和曲霉菌，是4类酶中酵母唯一没有注释到的。根据注释信息发现糖多孢菌属、葡萄球菌属、曲霉属和酵母属4类微生物对酯类物质合成的重要作用，同时参与酯类及其前体物质（脂肪酸和醇类物质）的合成途径。
4.4.2.7 酚类物质的生成
苯酚是最简单的酚类化合物，也是黄酒香气成分之一，由酪氨酸酚裂解酶（tyrosine phenol-lyase，EC 4.1.99.2）催化酪氨酸降解形成，研究表明此酶促反应的产物苯酚和催化酶EC 4.1.99.2编码基因都未检测到，佐证了宏基因组预测结果的可信性。
多酚物质是黄酒的抗氧化性的重要来源，在黄酒中具有调味、保健等作用，4-香豆酸、阿魏酸是黄酒中常见的多酚物质，也是黄酒中挥发性酚类物质的前体。
4-香豆酸以苯丙氨酸/酪氨酸合成。以苯丙氨酸为前体，在苯丙氨酸氨裂解酶（phenylalanine ammonia-lyase，EC 4.3.1.24，EC 4.3.1.25）催化下形成反式肉桂酸，再经肉桂酸羟化酶（trans-cinnamate 4-monooxygenase，EC 1.14.13.11）催化氧化反应形成4-香豆酸；或以酪氨酸为前体，由苯丙氨酸氨裂解酶（phenylalanine ammonia-lyase，EC 4.3.1.25）或酪氨酸裂解酶（tyrosine ammonia-lyase，EC 4.3.1.23）催化酪氨酸降解形成4-香豆酸。样品中曲霉属注释到EC 4.3.1.24，而未能解析香豆酸形成的完整途径，近些年有学者进行产4-香豆酸的酿酒酵母和大肠杆菌工程菌构建。4-香豆酸→咖啡酸→阿魏酸的代谢途径中，黄酒注释到催化4-香豆酸形成咖啡酸的FAD dependent monooxygenase（EC 1.14.13.-），注释到弗兰克氏菌属、糖单孢菌属、糖多孢菌属、食酸菌属、曲霉属和酵母属。黄酒原料中阿魏酸可在阿魏酸酯酶（EC 3.1.1.73）催化下释放游离出来，黄酒中EC 3.1.1.73注释到曲霉属，说明黄酒中的阿魏酸主要是由原料带入，而非微生物发酵合成。
4-乙基苯酚和4-乙烯基愈创木酚、4-乙基愈创木酚是此批黄酒中含量较高的挥发性酚，分析发现在黄酒生产中，这3种挥发性酚类物质可能来自生物合成和热降解两种途径。在温度或阿魏酸脱羧酶（ferulic acid decarboxylase，EC 4.1.1.102）的作用下，4-香豆酸和阿魏酸可分别形成4-乙烯苯酚（4-乙基苯酚前体）和4-乙烯基愈创木酚（4-乙基愈创木酚前体）。EC 4.1.1.102注释到黄酒发酵优势微生物曲霉属和酵母属。香兰素是阿魏酸热降解的次要产物，生物途径中，可由4-coumarate-CoA ligase（EC 6.2.1.12）和trans-feruloyl-CoA hydratase（EC 4.2.1.101）、香兰素合成酶（vanillin synthase，EC 4.1.2.41）催化阿魏酸降解形成，测序结果未注释到此完整途径。EC 4.2.1.101和EC 4.1.2.41均仅注释到多孢放线菌，显示多孢放线菌有参与合成香兰素的可能。香兰素可经酶促反应形成原儿茶酸，vanillin dehydrogenase（EC 1.2.1.67）催化香兰素形成香草酸，再经vanillate monooxygenase（EC 1.14.13.82）、nicotinamide N-methyltransferase（EC 2.1.1.-）和vanillate/3-O-methylgallate O-demethylase（EC 2.1.1.341）催化脱甲基生成原儿茶酸，此途径注释到EC 2.1.1.-。据注释信息推测黄酒中的原儿茶酸和香兰素可能主要是由原料带入，而非发酵过程中微生物合成。